目前歐盟（EU）已建立嚴(yán)格的立法政策控制有害氣體排放，從而改善空氣質(zhì)量，避免對環(huán)境造成不可逆?zhèn)Γ瑸槿祟惡蟠鸂I造更加清潔的生存環(huán)境。隨著全球石油儲備不斷減少，歐盟還將努力改善能源結(jié)構(gòu)，減少對石油的依賴。

汽車行業(yè)為適應(yīng)上述發(fā)展趨勢，也將逐漸改變單一的產(chǎn)品模式 – 從內(nèi)燃機(jī)汽車逐漸向混合動力汽車和電動汽車（HEV/EV）過渡。目前推動HEV全面普及仍面臨著許多障礙。本文將介紹如何克服這些障礙。

關(guān)于有效降低碳排放量的問題已然解決，即改進(jìn)空氣管理系統(tǒng)和熱管理系統(tǒng)。歐盟預(yù)計(jì)在2015年實(shí)現(xiàn)的車輛平均排放量目標(biāo)也因此能夠于2013年提前實(shí)現(xiàn)。某種程度上發(fā)動機(jī)尺寸能夠有所降低也得益于此。下一個(gè)重要發(fā)展方向是通過推進(jìn)電氣化和混合動力化，減少二氧化碳(CO2)的排放量。這樣可以降低發(fā)動機(jī)負(fù)載（向按需系統(tǒng)轉(zhuǎn)變），優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)效率。

汽車電氣化已呈現(xiàn)出不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。電氣化已成為許多現(xiàn)代汽車元件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。例如，將液壓轉(zhuǎn)向裝置更換為電動助力轉(zhuǎn)向裝置已經(jīng)顯著降低CO2排放量（在某些車型中最高可減少5%）。而HEV能夠進(jìn)一步降低CO2排放量。

十年前某些汽車制造商仍然質(zhì)疑HEV的可行性，而如今HEV的商業(yè)價(jià)值正在被全球市場所認(rèn)同。汽車市場中HEV的重要性正與日俱增。行業(yè)分析公司Freedonia預(yù)測，從現(xiàn)在到2018年，混合動力汽車的全球銷售量將擴(kuò)大一倍以上。目前日本在HEV領(lǐng)域處于主導(dǎo)地位（汽車年銷量超過20%）。緊隨其后的是北美洲和歐洲（雖然北美洲和歐洲區(qū)域的HEV銷售量遠(yuǎn)不及日本）。

現(xiàn)有的HEV有很多類型，包括：微混合動力汽車、輕度混合動力汽車、全混合動力汽車、插電式混合動力汽車以及電動車。值得注意的是，微混合動力汽車還不能算作真正意義上的HEV，這種汽車僅增強(qiáng)了起動機(jī)并加裝了交流發(fā)電機(jī)。并沒有真正改變傳動系統(tǒng)。

提高能效

汽車制造商正在考慮以不同的方式縮小發(fā)動機(jī)尺寸，以達(dá)到減排目的。渦輪增壓器的主要功能是管理氣體（數(shù)據(jù)結(jié)果顯示CO2/km有所下降），長期以來渦輪增壓器對優(yōu)化傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)工作效率發(fā)揮著重要作用。其原理是通過高溫壓縮廢氣驅(qū)動渦輪次級“冷卻側(cè)”回路，壓縮進(jìn)氣口氣體進(jìn)行二次燃燒循環(huán)。同時(shí)，廢氣混合物也可以進(jìn)入廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)中的次級進(jìn)氣口，從而使尾氣達(dá)到最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)——例如氮氧化合物（NOx）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，過濾器氣體標(biāo)準(zhǔn)。

渦輪增壓器有其固有的缺點(diǎn)，即響應(yīng)滯后。渦輪增壓器只有在達(dá)到某個(gè)RPM閾值后才能啟動。即便經(jīng)過優(yōu)化，例如可變截面渦輪增壓器（VGT）通過保持最優(yōu)長寬比調(diào)整RPM，也依舊無法避免滯后情況的發(fā)生。事實(shí)上只有消除這種問題并且使渦輪增壓器在任意RPM連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)才能獲得理想的工作效果。而目前克服這種技術(shù)局限性的一種方式就是使用電動增壓器。由廢氣產(chǎn)生的壓力不足以用于壓縮進(jìn)氣口氣體，但如果安裝電動機(jī)可以有效彌補(bǔ)這一“壓力差”，從而避免滯后情況的發(fā)生。

普遍認(rèn)為，所有汽車增壓器都應(yīng)至少具備啟動/停止功能。但盡管如此，啟動/停止功能并未完全普及，而針對啟動/停止功能的強(qiáng)制規(guī)定也尚處于立法階段，預(yù)計(jì)于2020年全面推行。此時(shí)亟需進(jìn)一步推動混合動力化/電氣化發(fā)展。

全混合動力汽車

全混合動力系統(tǒng)通常采用40kW至70kW電動機(jī)，與汽車內(nèi)燃機(jī)聯(lián)動。全混合動力汽車與同類內(nèi)燃機(jī)汽車相比，最突出的優(yōu)勢是CO2減排量幾乎達(dá)到了35%。大多數(shù)情況下，當(dāng)汽車發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)或達(dá)到某個(gè)轉(zhuǎn)速以上時(shí)，汽車內(nèi)置電動機(jī)會始終保持運(yùn)轉(zhuǎn)。但由于大功率電動機(jī)必須在高壓下才能運(yùn)轉(zhuǎn)，因此這種內(nèi)置電動機(jī)的汽車需要配置的電池組尺寸大、質(zhì)量佳、成本高。插電式混合動力汽車需要加裝車載充電器電子器件才能滿足長途駕駛時(shí)的續(xù)航要求。

輕度混合動力汽車

與全混合動力汽車、插電式混合動力汽車和電動汽車并列的是一款全新的HEV。這種HEV被稱為輕度混合動力汽車。輕度混合動力系統(tǒng)與啟停系統(tǒng)或微混合動力系統(tǒng)相比，功能性更好。與HEV相比，這類汽車在很多方面與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車有更多的相同之處。

輕度混合動力汽車和全混合動力汽車的區(qū)別在于，輕度混合動力汽車電動機(jī)的功率范圍為5kW至20kW，無法推動汽車行進(jìn)。而負(fù)責(zé)推動汽車行駛的是汽車內(nèi)燃機(jī)，電動機(jī)只起輔助作用即扭矩輔助。這種配置方式可以將燃油效率提高10-15%，相比之下全混合動力系統(tǒng)的燃油效率可輕松達(dá)到該值的兩倍。

對于輕度混合動力汽車而言，汽車制造商仍需要盡可能縮小發(fā)動機(jī)尺寸，降低尾氣排放量。其優(yōu)勢是減少了線束重量、降低了線束成本，且無需遵守高電壓電池相關(guān)的高隔離度標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)還可以保證車輛擁有極佳的性能，且不會對駕駛體驗(yàn)造成影響。由于輕度混合動力系統(tǒng)電壓低于全混合動力系統(tǒng)電源，因此輕度混合動力系統(tǒng)上需要加裝升壓器才能保證其正常實(shí)現(xiàn)動能回收功能。

一般在汽車加速時(shí)，綜合式傳動帶起動機(jī)發(fā)電機(jī)（iBSG）系統(tǒng)、綜合式電動機(jī)輔助（IMA）系統(tǒng)或傳動帶輔助起動機(jī)（BAS）都可以使汽車瞬間加速。動能回收系統(tǒng)（KERS）通過對電池進(jìn)行再充電和/或?qū)﹄姎庳?fù)載充電從而進(jìn)一步提高總體效率。與全混合動力系統(tǒng)相比，輕度混合動力系統(tǒng)在燃油效率方面可能優(yōu)勢并不明顯，但其能夠有效增強(qiáng)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的性能，較之全混合動力系統(tǒng)具有更高的性價(jià)比。對于指定車型而言安裝全混合動力系統(tǒng)需要額外花費(fèi)3000至4000歐元，而安裝輕度混合動力系統(tǒng)只需要花費(fèi)1000歐元左右 - 因?yàn)樗恍枰胀姵厮璧碾娏亢凸β省?jù)此，IHS Automotive預(yù)測截至2020年，輕度混合動力汽車占HEV總產(chǎn)量比重將達(dá)到15%左右。

目前來看在西歐地區(qū)輕度混合動力汽車（包括微混合動力汽車）最受用戶青睞。很有可能在今后的幾年里，這種特殊的HEV汽車在歐洲市場的銷量將達(dá)到全球銷售量的一半左右。如果48V系統(tǒng)能夠達(dá)到輕度混合動力系統(tǒng)逆變器指定的功率值，那么毫無疑問其電流一定會超出200A的基準(zhǔn)值。逆變器硬件由于成本較高，在一定程度上也阻礙了HEV的普及，為此政府通常會通過補(bǔ)貼或其他獎勵計(jì)劃（例如在日本混合動力汽車不用繳納公路稅；在上海可以免費(fèi)辦理牌照，或可折合成數(shù)千美元）吸引更多的買家購買。使用低功耗、小型逆變器可以大幅度降低HEV生產(chǎn)成本。雖然這種方案能夠促使HEV降低價(jià)格、減輕整體重量，這一點(diǎn)本應(yīng)對HEV車型取得商業(yè)成功起到促進(jìn)作用 - ，實(shí)際上仍存在著其他問題：逆變器的功率密度更高，因此需要研發(fā)更為先進(jìn)的電流傳感技術(shù)。為了應(yīng)對能夠描述當(dāng)前和未來HEV設(shè)計(jì)的較大電流，Melexis在其可編程電流傳感器IC IMC-Hall?系列中加入了一款新設(shè)備 -MLX91208CAV。該產(chǎn)品目前已獲得AEC-Q100認(rèn)證，其主要應(yīng)用于高端應(yīng)用領(lǐng)域，它的出現(xiàn)對公司廣泛使用的低場強(qiáng)（CAL）和高場強(qiáng)（CAH）設(shè)備起到了補(bǔ)充作用。它能夠處理1000A以上的電流。這種電流傳感設(shè)備采用了標(biāo)準(zhǔn)SOIC8表面貼裝方式，因而更加節(jié)省空間。這種產(chǎn)品有效滿足了現(xiàn)今HEV市場對逆變器設(shè)計(jì)小型化的需求。

集磁片

MLX91208系列傳感器采用的專利集磁片（IMC）能夠精確測量電流，且不需要外裝任何大尺寸鐵磁芯。因此采用這種產(chǎn)品的傳感方案尺寸更加緊湊。此外，IMC還采用了創(chuàng)新型結(jié)構(gòu)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行于傳感器IC表面和中央散射場 - 磁感應(yīng)強(qiáng)度與施加電流成正比例——使用效率更高的水平霍爾板檢測磁感應(yīng)強(qiáng)度。本質(zhì)上，IMC是一種沉積在后加工處理晶圓表面上的鐵磁性薄膜合金。IMC很多優(yōu)點(diǎn)均源于這種制造工藝 - 其最突出的優(yōu)點(diǎn)是可產(chǎn)生磁增益，從而提高了信噪比（與垂直霍爾板進(jìn)行對比時(shí)效果尤為明顯）。后加工處理晶圓（WPP）采用了高質(zhì)量合金，從而最大程度降低了某些負(fù)面作用（例如遲滯現(xiàn)象）：在WPP中加裝聚磁器比使用同級材料制成的大尺寸外部聚磁器成本更低。

此外，使用集成式聚磁器時(shí)不需要執(zhí)行復(fù)雜的裝配程序。為避免臨近并聯(lián)電流導(dǎo)體相互干擾，IMC霍爾傳感器配置了隔磁套。其內(nèi)置物比磁芯性能更好 - 磁芯需要安裝在電流傳感裝置內(nèi)（尺寸和質(zhì)量更大，系統(tǒng)總成本大幅度增加）。此外，U形隔磁套可以垂直疊放，從而極大地簡化了裝配操作。